teori bahasa automata
DESCRIPTION
ATRANSCRIPT
Teori Bahasa dan Automata
8
PENDAHULUAN
Teori Bahasa dan Otomata
Teori bahasa dan otomata merupakan bagian dari teori komputasi pada ilmu komputer. Beberapa teori komputasi datang dari bahasa dan rekayasa sistem, terutama yang berbasiskan matematika.
Dalam hal ini penekanannya adalah pada pemecahan masalah. Melalui contoh-contoh ilustrasi-masalah dapat dikenali latar belakang dari suatu konsep dan hubungannya dengan definis dan teorema yang ada.
Secara teoritis ilmu komputer diawali dari sejumlah berbeda disiplin ilmu; ahli biologi mempelajari neural network, insinyur elektro mengembangkan switching sebagai tools untuk mendesain perangkat keras, matematikawan bekerja berdasarkan logika, dan ahli bahasa menyelidiki tata bahasa untuk bahasa alami (natural language)
Finite state automata dan ekspresi reguler awal dikembangkan berdasarkan pemikiran neural network dan switching circuit. Finite state automata merupakan tools yang sangat berguna dalam perancangan suatu penganalisa leksikal (lexical analyzer) yang berguna dalam mengelompokkan karakter-karakter kedalam token-token sebagai unit terkecil dalam mengenali pola.
Jadi apa sesungguhnya teori bahasa tersebut ?
Teori bahasa merupakan suatu gagasan mendasar dalam komputasi yang menjadi tools untuk mengenali persoalan. Gagasan dasar tersebut dimodel dengan suatu simbol-simbol yang merepresentasikan juga suatu fungsi dari komputer digital.
Teori bahasa pada awalnya lebih diarahkan untuk mengenali suatu tata bahasa dan dapat mendefinisikan spesifikasi formal dari tata bahasa tersebut. Sehingga pada akhirnya dapat didefinisikan langkah-langkah algoritmik dalam pemrosesan tata bahasa.
Teori bahasa dan otomata dalam ilmu komputer
Suatu teori hanya menarik jika dapat membantu dalam mencari solusi terbaik. Tanpa penerapan timbul pertanyaan, mengapa mempelajari teori?
Teori memberikan konsep dan prinsip yang menolong untuk memahami perilaku dari suatu persoalan yang berkorelasi dengan teori tersebut. Bidang ilmu komputer meliputi topik yang luas, dari perancangan mesin sampai pemrograman. Disamping perbedaan yang ada, terdapat keseragaman prinsip-prinsip umum yang dipakai. Untuk mempelajari prinsip-prinsip dasar tersebut, kita mengkonstruksi suatu mesin otomata sebagai model abstrak dari komputer dan komputasi. Model ini memiliki fungsi-fungsi yang penting dan umum pada perangkat keras dan perangkat lunak komputer. Meskipun model tersebut sederhana untuk diterapkan langsung pada dunia nyata, keuntungan yang diperoleh dari mempelajarinya adalah memberikan landasan untuk basis dari suatu pengembangan algoritma. Pendekatan ini, juga diterapkan pada ilmu sains lainnya.
Tata Bahasa
Penulisan suatu kalimat dalam sebuah bahasa, akan mengikuti suatu aturan tertentu yang berlaku pada bahasa tersebut. Aturan tersebut dikenal sebagai Tata Bahasa (grammar).
Sebagai contoh dalam bahasa Indonesia, penulisan sebuah kalimat berita akan mengikuti aturan SP (Subjek Predikat), atau lebih detilnya aturan penulisan suatu kalimat berita adalah :
Kalimat berita
Subjek
Predikat
Kata Benda atau
Kata kerja atau
Kata Sandang + Kata benda atau Kata kerja + Objek
Kata Benda + Kata Keterangan atau
Kt. Sandang+ Kt Benda + Kt Keterangan
Kata Benda atau
Kt Sandang +Kt benda atau
Kt Benda+Kt Ket. atau
Kt Sdng+Kt Bnda +Kt Ket.
Kata kerja ( {memukul, memasak, menggigit, menulis
Kata benda ( {kambing, kucing, adik, bola, meja, }
Kata sandang( {Si, bung, }
Kata Keterangan( {kecil, besar, cantik , jauh, }
Dengan mengikuti aturan tata bahasa tersebut, dapat direkonstruksi suatu kalimat berita sebagai berikut :
Adik menulis
Kucing menggigit tikus
Si kambing cantik memakan sayuran segar
Periksalah kalimat berikut apakah memenuhi aturan tersebut :
Si tikus jorok mengejar kucing galak
Si bola besar menendang kambing jelek
Klasifikasi Tata Bahasa
Tata bahasa (grammar) bisa didefinisikan secara formal sebagai kumpulan dari himpunan-himpunan variabel, simbol-simbol terminal, simbol awal yang dibatasi oleh aturan-aturan produksi. Pada tahun 1959 seorang ahli bernama Noam Chomsky melakukan penggolongan tingkatan bahasa menjadi empat, yang disebut dengan Hirarki Chomsky.
Penggolongan tersebut bisa dilihat pada tabel berikut:
BahasaMesin OtomataBatasa Aturan Produksi
Regular
Tipe 3Finite State Automata (FSA) meliputi Deterministic Finite Automata (DFA) & Nondeterministic Finite Automata (NFA) adalah sebuah simbol variabel
maksimal memiliki sebuah simbol variabel yang bila ada terletak diposisi paling kanan
Bebas Konteks
(Context Free)
Tipe 2Push Down Automata (PDA) berupa sebuah simbol variabel
Context Sensitive
Tipe 1Linier Bounded Automata| | | |
Unrestricted/Phase Structure/Natural Language/
Tipe 0 Mesin Turingtidak ada batasan
TRANSLATOR
Sebuah translator melakukan pengubahan source code/source program (program sumber) ke dalam target code/object code/object program (program objet). Ada beberapa macam translator : 1. Assembler
Source code adalah bahasa assembly, object code adalah bahasa mesin.
Contohnya : Turbo Assembler dan Macro Assembler.
Gambar stuktur Sistem Assembler
2. Kompilator/Compiler
Source code adalah bahasa tingkat tinggi, object kode adalah bahasa mesin atau bahasa assembler. Source code dan data diproses pada saat yang berbeda
Contoh : Turbo Pascal.
Gambar struktur Sistem Kompilator
3. Interpreter
Interpreter tidak membangkitkan object code, hasil translasi hanya dalam bentuk internal.
Contoh : Basic.
Gambar struktur Sistem Interpreter.
Perancangan Kompilator
Bahasa Pemrograman
Gagasan untuk perancangan compiler bahasa pemrograman bisa berasal dari bahasa alami (natural langgue), matamatika, dan bahasa pemrograman yang sudah ada. Penjelasan masing-masing sebagai berikut :
1. Kontruksi yang diturunkan dari bahasa alami berguna untuk kejelasan dan kemudahan pembacaan. Sebuah intruksi akan mengerjakan mirip dengan arti intruksi itu.
2. Matematika telah banyak dipakai untuk aturan aturan yang terdapat pada bahasa pemrograman misalnya ekspresi matematika.
3. Bahasa pemrograman yang sudah ada bisa menjadi sumber yang bagus untuk perancangan bahasa pemrograman. Tetapi perlu ketelitian saat menggunakan karena bahasa yang sudah ada itu mungkin mengandung kesalahan yag serius. Model Kompilator
Pekerjaan untuk membuat sebuah kompilator untuk suatu bahasa sumber sangat rumit. Kerumitan serta sifat dari proses kompilasi tergantung pada tingkat keluasan dari bahasa sumber. Kerumitan kompilator dapat dikurangi jika perancang bahasa pemrograman mempertimbangkan bermacam-macam faktor perancangan.
Bagian-bagian sebuah kompilator :
1. Analisis
Mengenali masukan (Scanner)
Memeriksa kebenaran tata bahasa masukan (Parser)
Menangkap makna masukan (pengenal semantik)
2. Sintesis
Pembangkit Kode
Pengoptimal Kode
Semua bagian tersebut dalam operasinya didukung dan merefer ke Tabel Simbol
Bagian Analisis berhubungan dengan pemisahan bagian-bagian dari program sumber menjadi bagian-bagian dasar (token). Secara lebih detil setiap elemen sintesis melakukan tugas-tugas sebagai berikut :
1. Penganalisa Leksikal (scanner)
Fungsi scanner adalah membaca seluruh teks program sumber karakter per karakter, mengenali bagian dasar dari teks (bagian leksikografis terkecil/ token) dan memisahkannya dengan spasi kosong. Keluaran dari penganalisa leksikal adalah daftar token.
Setiap token dalam daftar token dilengkapi dengan kode penanda token (id) dan keterangan jenis token. Id dibangkitkan dengan mereferensi kepada informasi yang tersimpan dalam tabel simbol.
2. Penganalisa Sintaks (Parser)
Daftar token yang dihasilkan scanner, oleh parser selanjutkan akan dikelompokkan atas kalimat-kalimat sesuai urutan keberadaan token dalam program sumber. Kalimat dapat berupa ekpspresi, statement, dan prosedur. Dengan mengacu pada tata aturan penulisan kalimat (tata bahasa/grammar), kalimat yang terbentuk akan dianalisa untuk menghasilkan pohon sintaks atau yang sejenisnya. Pohon sintaks mengidentifikasikan kalimat yang benar secara tata bahasa jika semua simpul daun berupa token dan setiap simpul yang bukan daun mewakili suatu tipe kelas sintaks.
3. Penganalisa Semantik
Pohon sintaks yang dihasilkan oleh parser kemudian digunakan oleh penganalisa semantik untuk menangkap makna yang dimaksud oleh kalimat tersebut. Keluaran dari proses analisis semantik adalah Kode Antara (intermediate code). Salah satu model kode antara adalah Notasi Polish.
Keluaran dari bagian analisis selanjutnya digunakan oleh bagian sintesis untuk membangkitkan program objek yang sesuai dengan program sumber dan mesin.
1. Pembangkit Kode (code generator)
Intermediate code akan diterjemahkan kedalam bahasa rakitan (assembly) atau langsung kedalam bahasa mesin.
2. Pengoptimal Kode (optimizer)
Pada kompilator yang canggih, kode-kode objek dari pembangkit kode akan dianalisa dan langkah-langkah operasi serta kemunculan berulang dari suatu ekpresi akan direduksi. Hasil reduksi tersebut dimaksudkan untuk menghasilkan program objek yang lebih efisien.
1
Teori bahasa
dan automata
Logika dasar persoalan
persoalan
Pseudo code / flow chart
compiler
Program
sumber
Program komputer
Data keluaran
Data masukan
Algoritma dan struktur data
Object Code
Assembler
Sorurce Code
Data
Hasil
Compiler
Object Code
Source Code
Eksekusi computer
Data
Interpreter
Source Code
Hasil
Program objek
Program sumber
SINTESIS
ANALISIS
Penganalisis Sintaks
(Parser)
Penganalisis Leksikal
(Scanner)
Penganalisis semantik
Pembangkit kode (code generator)
Pengoptimal kode
(optimizer)
Tabel Simbol
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR UMB Puji Catur Siswipraptini S.Kom
Teori Bahasa Otomata